碾壓混凝土壩服役性態演化規律及融合診斷方法研究

《碾壓混凝土壩服役性態演化規律及融合診斷方法研究》是依託南昌大學，由魏博文擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：碾壓混凝土壩服役性態演化規律及融合診斷方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：魏博文
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

碾壓混凝土壩施工層面是壩體性態劣化的主要部位，申請人前期研究表明，層面狀態是評判大壩安全性態的重要依據，目前有關碾壓混凝土壩服役性態演化與診斷的系統研究相對較少。申請人擬採用理論分析、數值仿真、模型試驗與原位觀測相結合的研究方法，研究碾壓層內主要物理參數的漸變規律及層面與本體變形協調力學特性，建立詮釋壩體層面與本體力學性態的仿真分析模型，揭示在役碾壓混凝土壩力學行為與其依存諸因素間的內在關聯；更進一步，通過對壩體兩場耦合作用機理分析，研究並提出基於參數漸變與劣化損傷的壩體流固耦合分析模型和關鍵參數的確定方法，以期揭示碾壓混凝土壩服役性態演化規律；綜合利用現役大壩的多維時空信息，完善構建碾壓混凝土壩工作性態的融合評價指標體系，探究大壩多源信息中指標約簡、融合權重與梯階逐層集成技術，提出融合多源時空信息的碾壓混凝土壩服役性態綜合診斷方法，從而為服役期碾壓混凝土壩的性態診斷、管理決策奠定基礎。

結題摘要

碾壓混凝土壩施工層面是壩體性態劣化的主要部位，其服役期受靜動力荷載與不確定環境因素協同作用，層間材料性能演化是加劇大壩局部結構和整體性態衰減的重要因素，是一種導致大壩安全裕度降低的時變不可逆過程，如何利用大壩多源時空監測信息把控結構服役性能演化態勢安全與否，是壩工領域亟需解決的科學技術問題。 本項目以運行期碾壓混凝土壩為研究對象，通過理論分析、數值仿真、模型試驗與原位觀測相結合的研究方法，從其壩體結構巨觀力學行為角度，在考量碾壓混凝土壩服役性態演化程度的基礎上，融合多源時空信息對其運行性態實施了綜合診斷。其主要研究成果：（1）在分析大壩碾壓層物理參數漸變特性的基礎上，構造了表征層內本體和層面影響帶力學參數的連續分布規律函式及其流變協調關係，建立了碾壓混凝土壩切法向並層等效力學行為仿真分析模型，提出了基於GA-APSO混合罰模型的大壩結構力學參數最佳化反演方法；（2）通過對壩體滲流場和應力場耦合機理分析，建立了考慮層內參數漸變的碾壓混凝土壩流固耦合分析模型及參數確定方法，並編制了相應計算程式，為分析運行期混凝土壩力學性能演化規律提供了新途徑；（3）構建了碾壓混凝土壩服役性態安全綜合診斷體系，就其關鍵監測指標（變形、滲流等）時間序列，從層面滲流滯後與時變特性、序列殘差效應等多個視角，分別建立了考慮滯後與時變雙重效應的碾壓混凝土壩滲流監控模型，顧及大壩位移殘差序列混沌效應的GA-BP預測模型和蛙跳式組合監測模型等，並給出了具體定性和定量指標的隸屬度及賦權方法，提出了基於信息融合的碾壓混凝土壩工作性態融合診斷模型，發展了融合多源時空信息的碾壓混凝土壩服役性態綜合判診方法，其相關研究成果為部分碾壓混凝土壩安全監控給予了技術諮詢，亦為相關水工結構運行性態評判提供理論與技術支撐。 在該項目資助下，發表學術論文25篇，其中SCI論文3篇【JCR一區2篇、二區1篇】，EI收錄8篇，培養碩士研究生8名，項目達到了預期研究目標。